Après quelques réflexions et quelques recherches, je me suis dit que c'était peut-être une bonne idée de présenter aux plus curieux l'architecture d'Android. Vous pouvez considérer ce chapitre comme facultatif s'il vous ennuie ou vous semble trop compliqué, vous serez tout de même capables de développer correctement sous Android, mais un peu de culture technique ne peut pas vous faire de mal.
Le noyau Linux
La figure suivante schématise l'architecture d'Android. Ce schéma provient du site d'Android destiné aux développeurs.
On peut y observer toute une pile de composants qui constituent le système d'exploitation. Le sens de lecture se fait de bas en haut, puisque le composant de plus bas niveau (le plus éloigné des utilisateurs) est le noyau Linux et celui de plus haut niveau (le plus proche des utilisateurs) est constitué par les applications.
Je vous avais déjà dit que le système d'exploitation d'Android se basait sur Linux. Si on veut être plus précis, c'est le noyau (« kernel » en anglais) de Linux qui est utilisé. Le noyau est l'élément du système d'exploitation qui permet de faire le pont entre le matériel et le logiciel. Par exemple, les pilotes WiFi permettent de contrôler la puce WiFi. Quand Android veut activer la puce WiFi, on peut imaginer qu'il utilise la fonction « allumerWifi() », et c'est au constructeur de spécifier le comportement de « allumerWifi() » pour sa puce. On aura donc une fonction unique pour toutes les puces, mais le contenu de la fonction sera unique pour chaque matériel.
La version du noyau utilisée avec Android est une version conçue spécialement pour l'environnement mobile, avec une gestion avancée de la batterie et une gestion particulière de la mémoire. C'est cette couche qui fait en sorte qu'Android soit compatible avec tant de supports différents.
Cela ne signifie pas qu'Android est une distribution de Linux, il a le même cœur mais c'est tout. Vous ne pourrez pas lancer d'applications destinées à GNU/Linux sans passer par de petites manipulations, mais si vous êtes bricoleurs…
Si vous regardez attentivement le schéma, vous remarquerez que cette couche est la seule qui gère le matériel. Android en soi ne s'occupe pas de ce genre de détails. Je ne veux pas dire par là qu'il n'y a pas d'interactions entre Android et le matériel, juste que, quand un constructeur veut ajouter un matériel qui n'est pas pris en compte par défaut par Android, il doit travailler sur le kernel et non sur les couches au-dessus, qui sont des couches spécifiques à Android.
Le moteur d'exécution d'Android
C'est cette couche qui fait qu'Android n'est pas qu'une simple « implémentation de Linux pour portables ». Elle contient certaines bibliothèques de base du Java accompagnées de bibliothèques spécifiques à Android et la machine virtuelle « Dalvik ».
Un moteur d'exécution (« runtime system » en anglais) est un programme qui permet l’exécution d'autres programmes. Vous savez peut-être que pour utiliser des applications développées en Java sur votre ordinateur vous avez besoin du JRE (« Java Runtime Environment »). Eh bien, il s'agit du moteur d'exécution nécessaire pour lancer des applications écrites en Java.
La figure suivante est un schéma qui indique les étapes nécessaires à la compilation et à l'exécution d'un programme Java standard.
Votre code est une suite d'instructions que l'on trouve dans un fichier .java qui sera traduit en une autre suite d'instructions dans un autre langage que l'on appelle le « bytecode ». Ce code est contenu dans un fichier .class. Le bytecode est un langage spécial qu'une machine virtuelle Java peut comprendre et interpréter. Les différents fichiers .class sont ensuite regroupés dans un .jar, et c'est ce fichier qui est exécutable. En ce qui concerne Android, la procédure est différente. En fait, ce que vous appelez Java est certainement une variante particulière de Java qui s'appelle « Java SE ». Or, pour développer des applications pour Android, on n'utilise pas vraiment Java SE. Pour ceux qui savent ce qu'est « Java ME », ce n'est pas non plus ce framework que l'on utilise (Java ME est une version spéciale de Java destinée au développement mobile, mais pas pour Android donc).
À noter que sur le schéma le JDK et le JRE sont réunis, mais il est possible de télécharger le JRE sans télécharger le JDK.
La version de Java qui permet le développement Android est une version réduite amputée de certaines fonctionnalités qui n'ont rien à faire dans un environnement mobile. Par exemple, la bibliothèque graphique Swing n'est pas supportée, on trouve à la place un système beaucoup plus adapté. Mais Android n'utilise pas une machine virtuelle Java ; une machine virtuelle tout étudiée pour les systèmes embarqués a été développée, et elle s'appelle « Dalvik ». Cette machine virtuelle est optimisée pour mieux gérer les ressources physiques du système. Elle permet par exemple de laisser moins d'empreinte mémoire (la quantité de mémoire allouée à une application pendant son exécution) ou d'utiliser moins de batterie qu'une machine virtuelle Java.
La plus grosse caractéristique de Dalvik est qu'elle permet d'instancier (terme technique qui signifie « créer une occurrence de ». Par exemple, quand vous créez un objet en java, on instancie une classe puisqu'on crée une occurrence de cette classe) un nombre très important d'occurrences de lui-même : chaque programme a sa propre occurrence de Dalvik et elles peuvent vivre sans se perturber les unes les autres. La figure suivante est un schéma qui indique les étapes nécessaires à la compilation et à l’exécution d'un programme Android standard.
On voit bien que le code Java est ensuite converti en bytecode Java comme auparavant. Mais souvenez-vous, je vous ai dit que le bytecode Java ne pouvait être lu que par une machine virtuelle Java, mais que Dalvik n'était pas une machine virtuelle Java. Il faut donc procéder à une autre conversion à l'aide d'un programme qui s'appelle « dx » qui s'occupe de traduire les applications de bytecode Java en bytecode Dalvik, qui, lui, est compréhensible par la machine virtuelle.
La puissante machine virtuelle Dalvik est destinée uniquement à Android, mais il est possible de développer une machine virtuelle similaire et qui ne fonctionne pas sous Android. Par exemple, le Nokia N9 pourra exécuter des applications Android sans utiliser ce système.